具有可拆卸附件的坐标测量机制造技术

提供了一种用于测量对象在空间中的坐标的便携式关节臂坐标测量机。AACMM包括基部和具有对置的第一端和第二端的臂部。该臂部包括多个连接的臂段，各臂段分别包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器。电子电路从至少一个位置检测器接收位置信号并且提供与测量设备的位置对应的数据。非接触式测量设备耦接至第一端，该设备具有电磁辐射发射器并且该设备被配置成至少部分基于空气中的光速来确定距对象的距离。处理器被配置成响应于接收位置信号以及距对象的距离来确定对象上的点的三维坐标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可拆卸附件的坐标测量机
技术介绍
本公开内容涉及坐标测量机，以及更具体地，涉及在坐标测量机的探针端上具有连接器的便携式关节臂坐标测量机，该连接器允许将使用非接触式三维测量的飞行渡越时间的附件设备连接到坐标测量机。便携式关节臂坐标测量机(AACMM,articulated arm coordinate measuringmachine)在部件的制造或生产中得到了广泛应用。在部件的制造或生产中需要在部件的制造或生产(例如，机械加工)的不同阶段期间快速并且准确地验证部件的尺寸。便携式AACMM相对于已知的静止或固定的、高成本的并且较难使用的测量设施表现出重大改进，尤其在对相对复杂部件进行尺寸测量的所需的时间方面表现出重大改进。通常，便携式AACMM的用户简单地沿着待测部件或对象的表面引导探针。然后，对测量数据进行记录，并且将其提供给用户。在一些情况下，数据以视觉形式提供给用户，例如，在计算机屏幕上以三维(3D)形式提供给用户。在其他情况下，数据以数字形式提供给用户，例如，当测量孔的直径时，文本“直径=1.0034”显示在计算机屏幕上。在共同转让的美国专利N0.5，402，582 ( ‘582)中公开了现有技术中的便携式关节臂CMM的示例。‘582专利公开了一种包括一端上具有支承基部并且另一端上具有测量探针的手动操作的关节臂CMM的3D测量系统。共同转让的美国专利N0.5，611，147( ‘147)公开了类似的关节臂CMM。在‘147专利中，关节臂CMM包括多个特征，该特征包括在探针端处的附加的旋转轴线，从而给臂提供2-2-2或2-2-3的轴线配置(后一种情况为七个轴线臂)。还可以采用非接触技术来测量三维表面。一种类型的非接触式设备——有时称为激光线性探针——在一个点上或者沿一条线发出激光。例如，诸如电荷耦合设备(CCD)等成像设备被定位成与激光器相邻以捕获来自表面的反射光的图像。被测对象的表面引起漫反射。传感器上的图像随着传感器与表面之间的距离变化而变化。通过已知成像传感器与激光器之间的关系以及传感器上的激光图像的位置，可以使用三角测量方法来测量表面上的点。尽管现有的CMM适于其预期目的，但是需要一种具有本专利技术实施方式的某些特征的便携式AACMM。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种用于测量对象在空间中的坐标的便携式关节臂坐标测量机(AACMM)。该ACCMM包括基部和具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部。该臂部旋转地耦接至基部，该臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器(transducer)。电子电路被配置成从至少一个位置检测器接收位置信号。探针端耦接至第一端。非接触式三维测量设备耦接至探针端。该非接触式三维测量设备具有电磁辐射发射器，该非接触式三维测量设备被配置成至少部分基于空气中的光速来确定距对象的距离。处理器电耦接至电子电路，该处理器被配置成响应于从电子电路接收位置信号以及响应于从非接触式三维测量设备接收距对象的距离来确定对象上的点的三维坐标。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种对用于测量对象在空间中的三维坐标的便携式关节臂坐标测量机进行操作的方法。该方法包括设置具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部的步骤，该臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器。电子电路从检测器接收位置信号。非接触式三维测量设备设置有电耦接至电子电路的控制器，三维测量设备具有电磁辐射发射器和传感器。电磁辐射从三维测量设备发射到对象上。使用传感器接收被反射的电磁辐射。根据由传感器接收的被反射的电磁辐射来确定距对象的距离，其中该距离至少部分基于空气中的光速以及基于电磁辐射从电磁辐射发射器行进至对象并且返回至传感器的时间。根据本专利技术的另一实施方式，提供了另一种用于测量对象在空间中的三维坐标的便携式关节臂坐标测量机(AACMM)。该AACMM包括基部和具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部。该臂部旋转地耦接至基部，该臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器。设置有从至少一个位置检测器接收位置信号的电子电路。探针端布置在测量设备与第一端之间，探针端在一侧上具有接口。非接触式三维测量设备可拆卸地耦接至接口，非接触式三维测量设备具有光源和光学接收器。非接触式三维测量设备被配置成至少部分基于空气中的光速以及基于来自光源的光从光源行进至对象并且返回至光学接收器的时间来确定距对象上的点的距离。处理器电耦接至电子电路，该处理器被配置成至少部分基于从检测器接收的位置信号以及基于所确定的距离来确定对象上的点的三维坐标。【附图说明】现在参照附图，示出了不应理解为是限制关于本公开内容的整个范围的示例性实施方式，并且其中在一些附图中相同的元件采用相同的附图标记:图1包括图1A和图1B，是具有本专利技术各个方面的实施方式的便携式关节臂坐标测量机(AACMM)的立体图；图2包括连接在一起的图2A至图2D，是根据实施方式的用作为图1中的AACMM的一部分的电子装置的框图；图3包括连接在一起的图3A和图3B，是描述了根据实施方式的图2中的电子数据处理系统的详细特征的框图；图4是图1中的AACMM的探针端的等轴视图；图5是稱接有手柄的图4中的探针端的侧视图；图6是附接有手柄的图4中的探针端的侧视图；图7是图6中的探针端的接口部的放大的局部侧视图；图8是图5中的探针端的接口部的另一放大的局部侧视图；图9是图4中的手柄的剖面的局部等轴视图；图10是附接有非接触式测距设备的图1中的AACMM的探针端的等轴视图；图11是图10中的设备为干涉仪系统的实施方式的示意图；图12是图10中的设备为绝对测距系统的实施方式的示意图；图13是图10中的设备为聚焦类测距仪的实施方式的示意图；以及图14是图10中的设备为对比度聚焦型测距仪的实施方式的示意图。【具体实施方式】便携式关节臂坐标测量机(“AACMM”)用在多种应用中以获得对象的测量结果。本专利技术的实施方式提供以下优点:使操作者能够容易并且快速地将附件设备耦接至AACMM的探针端，该AACMM使用结构化光来提供对三维对象的非接触式测量。本专利技术的实施方式还提供了以下优点:提供通信数据，该通信数据表示由附件所测量的距对象的距离。本专利技术的实施方式还提供了以下优点:给可拆卸的附件提供功率和数据通信，而无需外部的连接或布线。图1A和图1B立体地示出了根据本专利技术的各种实施方式的AACMM100，关节臂是一种坐标测量机。如图1A和图1B所示，示例性AACMM100可以包括具有探针端401(图4)的六个或七个轴线关节测量设备，该探针端包括耦接至AACMM100的臂部104的一端的测量探针壳体102。臂部104包括通过第一轴承筒组110 (例如，两个轴承筒)耦接至第二臂段108的第一臂段106。第二轴承筒组112(例如，两个轴承筒)将第二臂段108耦接至测量探针壳体102。第三轴承筒组114 (例如，三个轴承筒)将第一臂段106耦接至位于AACMM100的臂部104的另一端的基部116。轴承筒组110、轴承筒组112、轴承筒组114中的每个轴承筒组提供用于关节运动的多个轴线。同样地，探针端401可以包括测量探针壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量对象在空间中的坐标的便携式关节臂坐标测量机(AACMM)，包括：基部；具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部，所述臂部旋转地耦接至所述基部，所述臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器；配置成从所述至少一个位置检测器接收所述位置信号的电子电路；耦接至所述第一端的探针端；耦接至所述探针端的非接触式测量设备，所述非接触式测量设备具有电磁辐射发射器，所述非接触式测量设备被配置成至少部分基于空气中的光速来确定距对象的距离；以及电耦接至所述电子电路的处理器，所述处理器被配置成响应于从所述电子电路接收所述位置信号以及响应于从所述非接触式测量设备接收距所述对象的距离来确定所述对象上的点的三维坐标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.15 US 13/524,0281.一种用于测量对象在空间中的坐标的便携式关节臂坐标测量机(AACMM)，包括: 基部; 具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部，所述臂部旋转地耦接至所述基部，所述臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器；配置成从所述至少一个位置检测器接收所述位置信号的电子电路； 耦接至所述第一端的探针端； 耦接至所述探针端的非接触式测量设备，所述非接触式测量设备具有电磁辐射发射器，所述非接触式测量设备被配置成至少部分基于空气中的光速来确定距对象的距离；以及 电耦接至所述电子电路的处理器，所述处理器被配置成响应于从所述电子电路接收所述位置信号以及响应于从所述非接触式测量设备接收距所述对象的距离来确定所述对象上的点的三维坐标。2.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述非接触式三维测量设备是绝对干涉仪设备。3.根据权利要求2所述的AACMM，其中，所述绝对干涉仪包括与所述发射器相邻的照相机。4.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备是基于相位的ADM设备。5.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备是脉冲飞行时间ADM设备。6.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备可拆卸地耦接至所述探针端。7.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述电磁辐射发射器是激光器。8.根据权利要求1所述的AACMM，还包括耦接至所述探针端的接触式测量设备。9.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备可拆卸地耦接至所述探针端。10.一种对用于测量对象在空间中的三维坐标的便携式关节臂坐标测量机进行操作的方法，包括: 设置具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部，所述臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器； 在电子电路处从所述检测器接收所述位置信号； 设置具有电耦接至所述电子电路的控制器的非接触式测量设备，所述非接触式测量设备具有电磁福射发射器和传感器； 将来自所述非接触式测量设备的电磁辐射发射到所述对象； 使用所述传感器接收被反射的电磁辐射； 根据由所述传感器接收的被反射的电磁辐射来确定距所述对象的距离，其中，所述距离至少部分基于空气中的光速以及基于所述电磁辐射从所述电磁辐射发射器行进至所述对象并且返回至所述传感器的时间；以及 至少部分基于从所述检测器接收的位置信号以及基于所确定的距离来确定所述对象上的点的三维坐标。11.根据权利要求10所述的方法，其中，在设置非接触式测量设备的步骤中，所述非接触式测量设备是绝对干涉仪设备。12.根据权利要求11所述的方法，其中，在设置非接触式测量设...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·E·布里奇斯，克拉克·H·布里格斯，约翰·M·霍费尔，
申请(专利权)人：法罗技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US